پنج شنبه, ۲۲آذر , ۱۳۹۷
خانه / علم و فناوری / صنعت برق / اخبار - صنعت برق / شبکه های هوشمند برق، آینده صنعت برق

شبکه های هوشمند برق، آینده صنعت برق

Smart grid چیست ؟

Grid به یک شبکه الکتریکی گفته می شود. شبکه ای از خطوط انتقال ، ایستگاه های فرعی ، دستگاه های مبدل ولتاژ و دیگر اجزایی که برق را از نیروگاه به منازل و یا محل کار شما منتقل می کنند . تمامی این اتفاق ها زمانی که دوشاخه را به پریز میزنید و یا کامپیوتر خود را روشن می کنید اتفاق می افتد.

برای مثال شبکه کنونی برق رسانی ایالات متحده ، در ۱۸۹۰ بوجود آمده و با پیشرفت تکنولوژی هر ساله گسترش یافته و تغییر کرده است. امروزه این شبکه از ۹۲۰۰ واحد تولید برق تشکیل یافته که با ظرفیتی بیش از ۱ میلیون مگا وات به بیش از ۳۰۰۰۰۰ مایل از خطوط انتقال متصل شده اند .

ولی برای توسعه هر چه بیشتر به یک نوع شبکه جدید نیاز داریم ، که پاسخ گوی رشد سریع دنیای دیجیتال و تجهیزات کامپیوتری و تکنولوژی وابسته به آن باشد . شبکه ای که بتواند افزایش پیچیدگی ها و نیاز به برق را در قرن ۲۱ مدیریت کرده و به شکل خودکار عمل کند.

حال سوال اینجاست که یک شبکه در چه صورت هوشمند (smart) خواهد بود؟

به طور خلاصه تکنولوژی دیجیتال که امکان ارتباط دو طرفه را بین تولید کننده های برق و مشتریان و در طول خطوط انتقال مهیا می سازد همان چیزی است که یک شبکه را هوشمند می سازد.همچون دنیای اینترنت ، شبکه های هوشمند برق نیز از کنترلر ها ، کامپیوتر ها ، اتوماسیون و تکنولوژی ها و تجهیزاتی که با یکدیگر کار میکنند تشکیل یافته است . ولی در این مورد این تکنولوژی ها همراه با شبکه فعالیت خواهند کرد تا به تغییرات سریع تقاضای برق ما پاسخ دهند .

یک شبکه هوشمند چه کاری انجام میدهد؟

شبکه هوشمند یک فرصت بی نظیر را به صنعت برق برای ورود به سطح جدیدی از قابلیت اطمینان ، دسترسی و بازدهی می دهد که به سلامت محیط و اقتصاد ما کمک خواهد کرد . در دوره گذار به این شبکه هوشمند جدید ، اجرای تست ها ، توسعه تکنولوژی ، آموزش مشتریان ، رشد و توسعه استاندارد ها و قوانین و به اشتراک گذاشتن اطلاعات میان پروژه های مختلف حیاتی است تا مطمئن شویم مزایایی که برای این شبکه هوشمند در نظر گرفته ایم به واقعیت می پیوندند. مزایای استفاده از شبکه هوشمند عبارتند از:

  • انتقال کارامد تر برق
  • بازسازی سریعتر اختلالات ایجاد شده در خطوط برق
  • کاهش هزینه های اجرایی و مدیریتی واحد های تولیدی و البته هزینه های پایین تر برق برای مشتریان
  • کاهش تقاضای برق در ساعات اوج مصرف که به نوبه خود به کاهش هزینه های مصرفی منجر می شود
  • افزایش یکپارچگی سیستم های تولید انرژی تجدید پذیر در مقیاس بالا
  • افزایش امنیت

امروزه یک قطعی جریان برق مثلا یک خاموشی می تواند دمینو وار ، مجموعه ای از خرابی ها را در پی داشته باشد . مثلا سیستم بانکی ، ارتباطات ، حمل و نقل و سیستم های امنیتی را به چالش بکشد. یک شبکه هوشمند تر قابلیت انعطاف را به سیستم برق ما داده و آن را برای مواجهه بهتر در شرایط اضطراری نظیر طوفان های شدید ، زلزله ها و … آماده می سازد. به دلیل ویژگی فعل و انفعالی دو طرفه ، شبکه هوشمند ، وصل مجدد جریان را وقتی که تجهیزات خراب شده اند و یا توقفی پیش آمده به صورت خودکار ممکن می سازد. این مسأله توقف ها و اثرات ناشی از آن را به حد اقل می رسانند .

وقتی که قطع برق اتفاق می افتد ، تکنولوژی های شبکه هوشمند این قطعی ها را شناسایی و مجزا می کنند ، پیش از آنکه خاموشی در مقیاس بزرگ رخ دهد . تکنولوژی های جدید همچنین اطمینان می دهند که سیستم بازیابی برق جریان برق رسانی را به سرعت و به صورت استراتژیک از طریق مسیر یابی اضطراری به طور مثال ابتدا به سیستم های اضطراری ادامه می دهند. به علاوه ، می تواند به شکل بهتری از ژنراتور های برق خانگی موقعی که برق سراسری در دسترس نیست بهره ببرد. با ترکیب این منابع توزیع شده تولید برق ، شبکه هوشمند می تواند مراکز درمانی ، مراکز پلیس ، چراغ های راهنمایی ، سیستم تلفن را در شرایط اضطراری فعال نگه دارد.

شبکه هوشمند، تنها مختص واحد های تولید برق و تکنولوژی آن ها نیست . بلکه اطلاعات و ابزاری را در اختیار شما می گذارد تا انتخاب هایی را در مورد نحوه مصرف خود داشته باشید . همان طور که شما فعالیت های بانکی خود را از منزل انجام می دهید ، تصور کنید که بتوانید به طریقی ساده تر برق خود را مدیریت کنید . یک شبکه هوشمند سطح بینظیری از مشارکت مصرف کننده را ممکن می سازد.

برای مثال دیگر نیازی نخواهد بود که منتظر قبض برق خود بمانید ؛ با یک شبکه هوشمند تر شما خواهید توانست نظارتی روشن و بهنگام بر مصرف خود داشته باشید. که این به شما اجازه میدهد به عنوان مثال در ساعاتی که برق پرمصرف تر و گران تر است مصرف خود را پایین بیاورید.

شبکه هوشمند از میلیون ها قطعه کنترلی ، کامپیوترها ، خطوط نیرو و تجهیزات و تکنولوژی های جدید تشکیل خواهد شد . و مطمئنا نصب ، تست و راه اندازی این تجهیزات زمان خواهد برد ولی آنچه که روشن است تغییراتی را به زندگی ما خواهد داد همان گونه که دنیای اینترنت ،زندگی ، کار ، بازی و آموزش ما را تغییر داد .

شبکه های هوشمند توزیع برق(smart grid)

امروزه صنعت برق، نه تنها با فراهم کردن منابع جهت برآورده سازی انرژی مورد تقاضا صنایع مواجه هستند، بلکه از طرفی حداقل سازی و کاهش اثراتی که بشر بر روی محیط در ارتباط با تولید این انرژی دارد نیز یکی دیگر از موارد مورد توجه می باشد و Smart Gridراه حلی برای این چالش است که سود و بازدهی بسیار زیادی دارد. برای سمت مصرف کنندهSmart Gridبدین معنی است که آنها می توانند بروی مصرف خود مدیریت هوشمندانه انجام دهند تا در ساعات پیک که قیمت انرژی گران می باشد، هزینه کمتری بپردازند و برای کارشناسان محیط زیست، این شبکه بمعنی استفاده از تکنولوژی جهت کمک به حل تغییرات مضر آب و هوایی و اجتناب از تولید گازهای کربن بیش از اندازه می باشد و برای همکاران صنعت برق پیک سایی و تصمیم گیری هوشمندانه و ارائه اطلاعات دقیق از وضعیت شبکه است.

شبکه های هوشمند توزیع انرژی الکتریکی یکی از جدیدترین تکنولوژی های روز دنیا و حاصل سعی و تلاش متخصصین جهت مدرنیزه نمودن شبکه های توزیع و ورود به قرن دیجیتال است . اصلی ترین هدف ، تأمین برق مطمئن و پاسخگوئی به نیازهای رو به رشد مشتریان با کمترین خسارت به محیط زیست است . اولین شبکه هوشمند جهان در مارس ۲۰۰۸ معرفی گردید و شهر بالدر ایالت کلرادو آمریکا موفق به دریافت عنوان اولین شهر با شبکه توزیع برق هوشمند گردید هدف طراحان با بکارگیری تکونولوژی هوشمند حول سه محور اصلی مشترکین ، تجهیزات و ارتباطات می باشد . تکنولوژی هوشمند توانایی ایجاد تغییرات اساسی در تولید ، انتقال ، توزیع و استفاده از انرژی الکتریکی به همراه منافع اقتصادی و محیطی دارد که در نهایت به برآورده نمودن نیازهای مشتریان و در دسترس بودن برق مطمئن و پایدار ختم می شود . از طرف دیگر سیستم می تواند با استفاده از اطلاعات جمع آوری نموده در مواقع بحرانی ، تصمیم گیری نماید و از خاموشی های ناخواسته جلوگیری کند.

مزایای شبکه های هوشمند

به طور خلاصه مزایای شبکه های هوشمند به شرح ذیل است :

– پیک سایی که نتیجه اصلی بکارگیری شبکه هوشمند به همراه تکنولوژی های پیشرفته در پست های توزیع و منازل مشترکین است .

– کاهش مصرف سوخت های فسیلی که در نتیجه کاهش پیک و تلفات انرژی به همراه کاهش افت خطوط توزیع بدست می آید.

– کاهش در تعداد مشترکین که خاموشی دارند، این امر نتیجه مهم توانایی پیش بینی کردن و یا به صورت بالقوه جلوگیری کردن از قطع برق و پاسخ موثر در صورت قطع برق جهت رفع عیب است.

– کاهش سرمایه گذاری مورد نیاز برای پروژه های توزیع و انتقال به جهت بهبود بالانس بار و کاهش در بار پیک بدلیل مدیریت پیشرفته دیماند

– کاهش هزینه ها که منتج از قطع و وصل از راه دورمشترکین می باشد.

کاهش زمان خاموشی مشترکین

جلوگیری از قطع برق مشترکین، فاکتور اصلی رضایت مندی مشترکین است .شبکه توزیع هوشمند به سرعت وسایلی را که احتمالاً موجب خطا در شبکه توزیع می شوند را شناسایی و از مدار خارج می کند و همچنین جریان نشتی را به سرعت مشخص می کند و مکانهایی که نیاز به حضور نیرو جهت اصلاح شبکه را دارند به سرعت اعلام می کند. استفاده از نرم افزارهای پیشرفته اندازه گیری سریعاً مشترکین را که خارج از سرویس هستند ،را مشخص می کند . فراهم نمودن چنین اطلاعاتی برای پرسنل اتفاقات که در محل خاموشی هستند، بسیار ذی قیمت بوده و بازده عملکردرا بسیار بالا می برد .

شبکه های توزیع هوشمند با استفاده از راه حل های ذیل زمان خاموشی مشترکین را کاهش می دهند

– تنظیم مجدد سیستم با کمک گرفتن از سوئیچ های اتوماتیک هوشمند که هماهنگ با پست های هوشمند هستند .

– تشخیص از راه دور فالت

– تعیین اندازه و محل بار خارج شده از مدار از راه دور و بصورتReal Time

– کنترل از راه دور تولیدات پراکنده انرژی و تجمیع آنها جهت استفاده

– تشخیص از راه دور قطع و وصل شبکه

منافع شبکه توزیع هوشمند برای مشترکین

با توجه به طبیعت متغیر انرژی های تجدید پذیر که عموماً نیروی باد می باشد، مشترکین جهت انتخاب نیاز به اطلاعات میزان تولید آن و در دسترس بودن آن دارند، تا با توجه به درآمدشان و اولویت های زیست محیطی انتخاب صحیح انجام دهند که این امر نیاز به آموزش و توانمند ساختن مشترکین و آماده سازی بستر فرهنگی دارد، لذا بایستی در این زمینه نیز سرمایه گذاری مناسبی انجام شود. نرم افزارهای قیمت گذاری بلادرنگ به مدیریت تقاضا کمک می کنند، تا هر زمان که برق گران است قیمت خرده فروشی را افزایش دهند و هنگامی که قیمت برق پایین است قیمت خرده فروشی را کاهش دهند .

به هر حال ، مردم با این گونه نرم افزارها آشنایی ندارند ولی اکنون سیستمی طراحی شده است که مصرف انرژی مشترک را بر اساس تنظیمات خود (که توسط مشترک انجام شده است) بر اساس قیمت و زمان کنترل می کند . این سیستم ها مشترکینی را که نگران محیط زیست خود هستند قادر به کنترل منبع تولید انرژی می کند و می توانند از آن نوع انرژی استفاده کنند که آسیب کمتری به محیط زیست وارد می کند .

کاهش ۲٫۵ درصدی در مصرف انرژی ، آزاد سازی گازco2 را به میزان یک میلیون تن کاهش میدهد.

کاهش هزینهBilling و هزینه سرویس دهی به مشترکین نرم افزارهای پیشرفته اندازه گیری قادر به خواندن اتوماتیک کنتورها با دقت بالا و بهبود بخشیدن به کارائی مراکز Call centerهستند. موارد ذیل قابل پیش بینی و تحقق هستند:

کاهش هزینه های مرتبط با افزایش بازده قرائت کنتورها

– %۵۰ کاهش در نیروی انسانی که نیاز به قرائت دوره ای کنتورها بوده است .

کاهش تماسها باCall center یک میلیون دلار منافع سالیانه

منافع سالانه حاصل از جلوگیری سرقت انرژی ۱۰ تا ۲۰ میلیون دلار

قطع و وصل از راه دور ۵ تا ۱۰ میلیون دلار منافع حاصل از عدم مراجعه تکنیسین

تلفات خطوط انتقال و توزیع که حاصل از امپدانس هادی ها و عملکرد شبکه کم بازده است که در حال حاضر بین ۸ تا۱۴ درصد است، با کاهش این تلفات ، نیروگاهها می توانند در سطح تولید پایین تر قرار گیرد و در نتیجه آلودگی کمترمی شود . شبکه توزیع هوشمند، ما را قادر به محاسبه و حداقل سازی تلفات خطوط با بوجود آوردن بالانس بهینه بین ولتاژ و فرکانس و توان راکتیو می سازد.

کاهش ۲۰ درصدی تلفات خطوط انتقال میزان تولید را۵۰۰۰۰۰ تن در سال کاهش می دهد .

شبکه توزیع هوشمند از روشهای زیر برای کاهش تلفات سیستم استفاده می کند :

در مدار قرار دادن بانک های خازنی از راه دور برای کاهش جریان مورد نیاز برای توان راکتیو

اندازه گیری ضریب توان مشترکین در ترانس های توزیع

بالانس بار با استفاده از اتوماسیون توزیع

کنترل و به مدار آوردن منابع انرژی تولید پراکنده(DG)

بهینه سازی سرمایه

شبکه توزیع هوشمند ما را قادر به آگاهی از سلامت و اطمینان شبکه می نماید . جمع آوری و انتقال داده ها سیستمی را بوجود می آورد که قادر است تصمیم گیری اتوماتیک انجام دهد . نتیجه این عمل، قابلیت بهره برداری بهینه از سرمایه است که دلایل آن عبارتند از :

اجتناب از خرابی ها با تعویض به موقع کابل ها ، تجهیزات ،پست ها و ترانس های توزیع

تنظیم دینامیکی ترانس ها برای کمک به تعویق سرمایه گذاری در این زمینه

افزایش عمر تجهیزات تولید که از سرمایه گذاری مجدد جهت تولید انرژی مورد نیاز جلوگیری می کند .

نتایجی که از راه اندازی شهر نمونه بدست آمده است به شرح ذیل است :

* کاهش سرمایه مورد نیاز در زیر ساخت های توزیع و پست ها حدود ۱۲۰۰۰۰۰ دلار در سال

* کاهش هزینه های نگهداری ترانس های توزیع حدود ۳۰۰۰۰۰۰۰ دلار در سال

* کاهش هزینه نگهداری ترانسهای فشار ضعیف به میزان ۱۰۰۰۰۰۰ دلار در سال

 

منبع: مجله برق

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *